Ein Witz für Nerds: Wenn Sie am Ende der Welt überleben wollen, angefangen von Robotern, schließen Sie einfach die Tür. Roboter haben viele Dinge geschafft - Genauigkeit, Geschwindigkeit, Beständigkeit -, können aber immer noch nicht mit Türgriffen und anderen einfachen Dingen umgehen. Ein Teil des Problems ist, dass sie sich um die Welt bewegen müssen, die für Menschen und für menschliche Hände geschaffen wurde. Und die Hand ist eine der komplexesten mechanischen Strukturen der Natur.
Bald werden die Autos dies jedoch anscheinend können. Forscher der Universität Pisa und des italienischen Technologieinstituts haben einen überraschend einfachen und erstaunlich geschickten Roboterarm namens SoftHand 2 entwickelt, der von nur zwei Motoren angetrieben wird. Vergleichen Sie mit der Shadow Dexterous Hand, die hypnotisch geschickt ist, aber von 20 Motoren angetrieben wird. SoftHand verspricht Robotern, dass bald alles von ihnen beschlagnahmt wird, außerdem viel billiger.
Wie andere Roboterarme verwendet SoftHand Sehnen in Form von Kabeln, die die Finger festziehen. Sie befinden sich aber ganz anders. Anstelle eines Bündels von Kabeln, die an jedem Finger gespannt sind, befindet sich nur eines in der Hand, das sich entlang der Blöcke in jedem Finger windet. Sie hat etwas weniger Beweglichkeit, aber es reduziert die Kosten und den Energieverbrauch erheblich. Und das ist normal - es gibt keine einzige universelle Technologie, die für alle Robotermanipulatoren geeignet ist. In bestimmten Fällen finden anspruchsvollere Roboristen Anwendung - so wie es SoftHand findet.
Um die Hand zu erstellen, haben die Forscher zunächst eine einfachere Version von SoftHand mit nur einem Motor erstellt. „Die Idee ist, dass beim Einschalten des Motors die Länge des Kabels verringert wird, wodurch der Griff komprimiert wird“, sagt Robotenik Cosimo Della Santina, der beim Entwurf des Systems mitgewirkt hat.
Lassen Sie die Sehne los und die Finger strecken sich aufgrund der Elastizität der Gelenke wieder in der offenen Handfläche. Dies funktioniert hervorragend, wenn Sie beispielsweise den Ball greifen müssen. Da sich die Finger jedoch synchron bewegen, sind subtilere Manipulationen der Hand nicht möglich.
Das Hinzufügen eines zweiten Motors erhöht die Geschicklichkeit von SoftHand 2 erheblich. Sehen Sie sich das Bild oben an. Jedes Ende des Kabels, das sich immer noch durch alle Finger windet, ist mit einem von zwei Motoren im Handgelenk verbunden. Wenn Sie die Motoren in eine Richtung starten, wird das Kabel gekürzt und Sie erhalten Gesten aus der oberen Reihe A, B, C und D - nach dem gleichen Prinzip wie bei SoftHand.
Wenn Sie die Motoren jedoch in verschiedene Richtungen starten, erhalten Sie etwas Komplizierteres - E, F, G und H. In diesem Fall gibt ein Motor das Kabel frei und der andere wählt. „Wenn sich ein Kabel in vielen Blöcken bewegt, bleibt die Kabelspannung nicht konstant“, sagt Della Santina.
Wenn das Kabel einen Motor zieht, ist die Spannung am nächstgelegenen Ende größer. Wenn der andere Motor das Kabel freigibt, ist die Spannung an seinem Ende geringer. Wenn Sie auf diese Weise mit Spannung spielen, können Sie mit SoftHand mit einer viel geringeren Anzahl von Kabeln arbeiten, als dies normalerweise in Roboterarmen verwendet wird, und trotzdem Ihre Finger bewegen.
Schauen Sie sich die Animation oben an und Sie werden den Unterschied sehen, den der zweite Motor macht. Links ist der einzige Motor, rechts - es gibt bereits zwei. Der erste funktioniert in vollen Zügen und drückt alle Finger um den Ball. Die zweite kann aufgrund der unterschiedlichen Kabelspannung selektiv mit Ihren Fingern arbeiten. Das gleiche Prinzip gilt für die Erfassung von Banknoten.
Bei nur zwei Motoren kann SoftHand beeindruckende Manöver ausführen. Sie kann ihren Zeigefinger ausstrecken, um das Ventil zu schwenken, oder das Blatt vom Tisch schieben. Sie kann sogar den Deckel von der Dose abschrauben. Und das alles ist relativ günstig. Denn je mehr Motoren, desto teurer ist es.
„Damit Roboter alle möglichen coolen Dinge lernen und ausführen können, benötigen wir kostengünstige, zuverlässige und hochentwickelte Systeme“, sagte der Robotikingenieur Lerrel Pinto von der Carnegie Mellon University, der Roboterarme entwirft. "Ich denke, dass ihre Hand einen großen Kompromiss darstellt", fügt er hinzu, aber der eigentliche Test wird darin bestehen, den tatsächlichen Gebrauch einer solchen Hand zu finden. „Kann es für das Offline-Lernen verwendet werden? Wie zuverlässig ist es, kann es Tausenden von Aufnahmen standhalten? Auf diese Fragen gibt es keine Antworten. “
SoftHand ist ein vielversprechendes Projekt, aber anspruchsvollere Robotermanipulatoren wie die Shadow Dexterous Hand haben noch etwas zu bieten. SoftHand kann mit stereotypen Verhaltensweisen wie dem Abschrauben von Deckeln von Dosen umgehen, und Shadow mit vielen seiner Motoren kann sich besser an komplexe Aufgaben anpassen.
Und SoftHand wird mit der Begrüßung auf den Fäusten problemlos fertig.